新型無鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料 遠超KBBF最大厚度

　　深紫外激光由于波長短、加工精度高的優(yōu)點，在半導(dǎo)體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割等方面具有重要應(yīng)用。目前，KBe2BO3F2（KBBF）是唯一能實際輸出深紫外激光的非線性光學(xué)（NLO）晶體，但是，KBBF含劇毒鈹元素且其晶體層狀生長習(xí)性嚴(yán)重。因此，急需探索新型深紫外NLO晶體材料。
　　
　　中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所光電材料化學(xué)與物理重點實驗室羅軍華課題組在國家自然科學(xué)杰出青年基金和海西研究院“團隊百人”副研究員趙三根主持的海西研究院“春苗”人才專項等項目資助下，利用配位能力相近的Li 和Al3 取代有毒的Be2 ，設(shè)計合成了一種新型無鈹深紫外NLO材料K3Ba3Li2Al4B6O20F（KBLABF）。
　　
　　KBLABF基本繼承了著名的深紫外NLO晶體Sr2Be2B2O7(Nature,1995,373,322)的雙層結(jié)構(gòu)，其層狀結(jié)構(gòu)單元繼承了KBBF和Sr2Be2B2O7晶體中[BO3]3-活性功能基元的有利排列方式，從而保留了KBBF和Sr2Be2B2O7良好的光學(xué)性能，其透光范圍低至190nm，在1064nm處NLO倍頻效應(yīng)約為KH2PO4標(biāo)準(zhǔn)樣品的1.5倍并且相位匹配；同時，其層狀結(jié)構(gòu)單元之間通過Ba-O鍵緊密連接，使得KBLABF晶體克服了層狀生長習(xí)性（目前生長出的KBLABF晶體c向厚度最高達8mm，大大超過了目前KBBF的最大厚度）。同時，厘米級KBLABF透明單晶的獲得證實該晶體克服了Sr2Be2B2O7晶體的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問題。因此，該材料成為新一代深紫外NLO晶體的優(yōu)秀候選材料。該課題組與中科院理化技術(shù)研究所研究員林哲帥合作，對其光學(xué)性質(zhì)和聲子譜作了第一性原理理論計算，其結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)相吻合。相關(guān)研究成果已發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.,2016,138,2961-2964上并已申請中國發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01610015381.x）和PCT專利（申請?zhí)枺篜CT/CN2016/076020）。
　　
　　該研究團隊此前在無鈹深紫外NLO材料方面已取得系列研究進展，相關(guān)成果發(fā)表在J.Am.Chem.Soc.,2015,137,2207-2210；Nat.Commun.,2014,5:4019；J.Am.Chem.Soc.,2014,136,8560-8563；Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,4217-4221等。